اكتشاف مذهل في عالم الهلاميات المشطية

قنديل المشط： أحد أقدم الكائنات الحية على وجه الأرض

في وقت متأخر من إحدى ليالي صيف عام 2023، دخل كي جوكورا مختبر الأحياء البحرية في معهد وودز هول لعلوم المحيطات في ماساتشوستس وهو يحمل بحماس فقاعة في دورق. كان عالم الأحياء قد جاء للتو من الطابق الأول، حيث كانت الخزانات تحتوي على مستعمرة من الهلاميات الهلامية المشطية الهلامية.

اكتشاف ظاهرة الاندماج بين الهلاميات

كانت الفقاعة أكبر من غيرها، وبدا كما لو أن اثنين من الهلاميات قد اندمجا في واحدة. يتذكر جوكورا، الذي كان آنذاك باحثًا في مرحلة ما بعد الدكتوراه في جامعة إكستر البريطانية: "لم أصدق عيني في البداية".

كانت ماريانا رودريغيز سانتياغو، باحثة ما بعد الدكتوراه في جامعة ولاية كولورادو، تعمل على مشروعها الخاص عندما ظهر جوكورا. قالت: "كنا جميعًا مندهشين، وفكرنا: "كيف يمكن أن تندمج وتظل تسبح وتتحرك كوحدة واحدة؟ وأمسكت بماصة ووخزت إحدى الهلامات برفق. فتلوّت. وفي نفس الوقت، كذلك فعل الهلام الذي بدا ملتصقًا بها. "فكرنا: "هل هم قادرون على الشعور بنفس الشيء؟ هل هما فرد واحد؟ هل هما فردان؟ كيف يمكننا فصل هذا الأمر؟".

على مدى الأسابيع القليلة التالية، ساعدت رودريغيز سانتياغو جوكورا في الجمع بين أزواج متعددة من الهلاميات المشطية، المعروفة علميًا باسم Mnemiopsis leidyi، لمعرفة ما حدث. أظهرت نتائج التحقيق الذي قادته جوكورا، والتي نُشرت في 7 أكتوبر في مجلة علم الأحياء الحالي، أنه لم يكن بإمكان اثنين من الهلاميات دمج أجسامها فحسب، بل اندمج جهازيهما العصبي والهضمي أيضًا. أصبح اثنان فعليًا واحدًا.

وقال جوكورا، وهو الآن باحث في مرحلة ما بعد الدكتوراه في المعهد الوطني الياباني للبيولوجيا الأساسية: "لقد أثارت ظاهرة الاندماج بالتأكيد العديد من الأسئلة المثيرة للاهتمام، مثل الجينات التي تشارك في الاندماج، وما يحدث للإشارات العصبية، وما الذي يحدد "الذات" و"غير الذات". "كل موضوع من هذه المواضيع لديه القدرة على تحدي فهمنا الأساسي لعلم الأحياء."

خصائص قنديل المشط ومكانته في شجرة الحياة

توجد قناديل البحر المشطية في جميع أنحاء العالم في المياه الساحلية وأعماق المحيطات. وعلى الرغم من أنها تبدو مشابهة لقناديل البحر، إلا أنها لا تلسع وتنتمي إلى شعبة مختلفة، Ctenophora، وهي كلمة يونانية تعني "حاملات الأمشاط". سُميت بهذا الاسم نسبةً إلى أمشاطها، وهي عبارة عن صفوف من الزوائد الشبيهة بالشعر تسمى الأهداب التي تستخدمها للتنقل في الماء.

تعد حيوانات الكتينوفور واحدة من أقدم الحيوانات على الأرض، إن لم تكن أقدمها على الإطلاق، وربما تكون شقيقة لجميع الحيوانات الأخرى في شجرة الحياة، لذا "فهي توفر فرصة فريدة حقًا لدراسة الجوانب الأساسية لوظيفة الجهاز العصبي"، كما يقول رودريجيز سانتياجو، المؤلف المشارك في الدراسة.

وقال بافيل بوركهارت، عالم الأحياء التطوري والباحث في جامعة بيرغن في النرويج: "إنها تنتمي إلى مجموعة من الحيوانات التي كانت موجودة عندما تطورت الحيوانات الأولى". كان بوركهارت مؤلفًا مشاركًا في تقرير آخر نُشر في أكتوبر عن حيوان M. leidyi، نُشر في مجلة PNAS، أظهر أن الهلام قادر على التطور إلى الوراء، والعودة إلى مرحلة حياة سابقة بعد الإجهاد. لم يشارك في الدراسة التي ظهرت في مجلة Current Biology.

آلية التعرف على التآلف في الكائنات الحية

وقال: "تسلط الورقتان البحثيتان الأخيرتان الضوء على أن الكائنات الهلامية لديها الفرصة للتكيف بسرعة مع البيئات المتغيرة وأن برامجها التنموية قد تكون أكثر مرونة مما هو موجود في الحيوانات الأخرى".

قد يكون الأمر كذلك، كما تشير ورقة جوكورا البحثية، أن الكتينوفورات تفتقر إلى آلية التعرف على التآلف الوقائي التي تسمح للكائن الحي بالتفريق بين خلاياه وأنسجته وخلايا وأنسجة كائن حي آخر. ففي البشر، على سبيل المثال، تدعم آلية Allorecognition Allorecognition رفض الأعضاء الذي يحدث في جراحات زرع الأعضاء.

كان جوكورا يدرس كيفية استجابة كائن الليدي للضوء عندما اكتشف أن عينتين مصابتين أصبحتا ملتصقتين. بدأ هو ورودريغيز سانتياغو في إجراء التجارب بدافع الفضول لإعادة إنشاء هذه الظاهرة. قاما بتقطيع أجزاء من العديد من الهلاميات ووضعوا الأزواج المستأصلة معًا في أطباق بتري طوال الليل.

التحمت تسعة أزواج من أصل 10 أزواج بنجاح، مما أدى إلى وجود حيوانات ذات عضوين حسيين ومجموعتين من الفتحات الشرجية، في حين أن الهلاميات النموذجية لديها عضو واحد فقط من كل منهما.

وكما اتضح، حدث الاندماج بسرعة أكبر بكثير مما توقعه الباحثون، وفقًا لجوكورا. وقال: "لمراقبة عملية الاندماج - متى وكيف تحدث - قمنا بإجراء تصوير بفاصل زمني". وضع فريق البحث الهلامات المقطوعة بالقرب من بعضها البعض وانتظروا.

في البداية، استمرت الهلاميات في انقباض عضلاتها بشكل مستقل. وفي غضون ساعة، بدأت حركاتها الإيقاعية في التزامن. وبحلول علامة الساعتين، كانت متزامنة. عندما تم وخزها برفق على جانب واحد، انقبض كلا جانبي الكائن الحي المشترك في انسجام تام.

أظهر التصوير طبقة أخرى للاندماج: اتحد الجهاز الهضمي للحيوانات أيضًا. قام الباحثون بتغذية جمبري ملحي موسوم بالفلور في فم واحد من زوج من الهلاميات التي اندمجت لمدة يومين. ثم تتبع الفريق حركة الوجبة من خلال المجهر.

تحديات الإدراك الحسي في الكائنات الهلامية

وأوضحت رودريغيز-سانتياغو أن الجزيئات المهضومة انتقلت عبر القناة الهضمية، وعبرت حدود الاندماج ودخلت إلى القناة الهضمية للحيوان الآخر - "واستطاع الفرد الآخر أن يتبرز الطعام". وفي النهاية، طُردت الفضلات من كلا الشرجين، كل في وقته.

إن أكثر ما وجدته رودريغيز-سانتياغو مثيرًا للاهتمام في هذه الدراسة هو الطريقة التي تستدعي بها التشكيك فيما كانت تعتقد أنه "حدود صارمة جدًا" بين الذات والآخر.

يُعتبر الإدراك الحسي تكيفاً وقائياً لأنه يُمكّن الجسم من رفض الخلايا الغريبة التي يمكن أن تُدخل أمراضاً خطيرة. وقالت إن هذه الحيوانات "تتجاوز هذا الرفض الحسي لتتمكن من الحصول على فرصة أفضل للبقاء على قيد الحياة".

وتعتقد بوركهارت أن هذه النتائج قد تقود العلماء نحو فهم متى طورت الحيوانات الإدراك الحسي وكيف تشكلت الأجهزة العصبية البسيطة وتعالج المعلومات.

ويرغب جوكورا في إجراء المزيد من الدراسة حول كيفية تشابك الأجهزة العصبية للهلاميات بعد الاندماج. ويقول: "أود أن أتحرى كيف تتكامل "أفكارها". "من خلال تصور الشبكات العصبية، قد نكون قادرين على استكشاف شيء مثل اندماج الوعي."